Пожарная безопасность электроустановок / Cherkasov - PB elektroustanovok 2002
.pdf
Сопротивление растеканию тока п вертикальных электродов с учетом их экранирующего влияния определяют по формуле
rв= rо.в/nηв, |
(7.20) |
где rо.в - сопротивление одиночного вертикального заземлителя (формулы (7.13) – (7.17)); ηв — коэффициент использования вертикальных заземлителей (см. прил. 3).
Сопротивление растеканию тока горизонтальных соединительных полос, связывающих вертикальные заземлители, с учетом экранирующего влияния полос находят по формуле
rг.п= rо.п/ηг, |
(7.21) |
где rо.п – сопротивление горизонтальной соединительной полосы без экранирующего влияния на нее (см. формулы (7.18) и (7.20)); ηг – коэффициент использования горизонтальных соединительных полос
(см. прил. 3).
Сопротивление всего заземлителя определяют по формуле (7.12). После вычисления сопротивления всего заземлителя можно сделать вывод о его соответствии нормативным требованиям [1].
Вышеперечисленные действия можно представить в виде алгоритма, структура которого представлена на рис. 7.9. Разработана программа, работающая по этому алгоритму. После ввода начальных данных о типах электродов, их размерах, конструкции всего заземлителя, а также сопротивлении грунта производится анализ параметров и делается вывод о соответствии заземлителя нормативным требованиям [1].
Начало
Да |
Вертикальный |
Нет |
|
электрод-уголок |
|
d = 0,95d |
|
|
t= глубина + длина/2
ρ= ρизм k
|
|
|
ρ |
|
l |
|
4t + l |
|
|
rо.в = 0,366 |
|
lg 2 |
|
|
+ 0,5lg |
|
|
||
|
|
||||||||
|
|
l |
|
d |
|
4t −l |
|
||
r = |
rо.в |
|
|
|
|
|
|
|
|
(Nηв ) |
|
|
|
|
|
|
265 |
||
в |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Да |
Вертикальный |
Нет |
|
электрод-уголок |
|
Рис. 7.9. Структура алгоритма анализа параметров заземлителя
7.5. ЗАЩИТНЫЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ЗАНУЛЕНИЯ ВО ВЗРЫВООПАСНЫХ ЗОНАХ
Возникновение потенциалов по отношению к земле на корпусах электроприемников и оборудования во взрывоопасных зонах может вызвать искрение и воспламенение взрывоопасных смесей. Поэтому к устройству защитных заземлений во взрывоопасных зонах предъявляют более жесткие требования. Так, во взрывоопасных зонах заземление или зануление следует выполнять при любых напряжениях. В качестве заземляющих или защитных нулевых проводников должны применяться специальные голые и изолированные проводники. Естественные проводники используются дополнительно для улучшения условий безопасности.
В электроустановках с изолированной нейтралью для всех напряжений сеть заземления выполняется из стальных проводников. Для повышения надежности заземляющие магистрали должны быть присоединены к заземлителям не менее чем в двух местах с противоположных сторон
266
помещения. Электроустановки с изолированной нейтралью допускаются во взрывоопасных зонах только при автоматическом контроле изоляции сети
сдействием на сигнал, а также при пробивном предохранителе, установленном в нейтраль или на фазе.
Заземляющие проводники присоединяют к металлическим конструкциям сваркой, а к корпусам машин и аппаратов - сваркой или надежными болтовыми соединениями. Во избежание ослабления контакта при сотрясениях или вибрации машин устанавливают контргайки и пружинящие шайбы. Электрооборудование, подвергающееся частому демонтажу или установленное на движущихся частях, соединяют с заземлением гибкими проводниками.
Вэлектроустановках с глухозаземленной нейтралью зануление должно осуществляться в одно-, двух- и трехфазных силовых цепях электроустановок всех классов с применением специальной третьей (или четвертой) жилы кабеля или провода, а также в однофазных осветительных цепях, кроме зон класса В-I, с использованием нулевого провода. Необходимость третьего провода для зануления корпусов светильников в зонах класса В-I объясняется тем, что в двухпроводных цепях с нулевым проводом должен быть защищен от токов КЗ как фазный, так и нулевой провод. При этом для одновременного отключения фазного и нулевого проводов должны применяться двухполюсные выключатели.
Во взрывоопасных зонах всех классов в электроустановках с глухозаземленной нейтралью для автоматического отключения аварийного участка защитные нулевые проводники выбирают с таким расчетом (см. формулу (3.12)), чтобы при замыкании на корпус или нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем в 4 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя и не менее чем в 6 раз - номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику. При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель, следует руководствоваться требованиями, приведенными в формуле (3.12).
Для обеспечения необходимой кратности тока замыкания и быстрого действия защиты в электроустановках с заземленной нейтралью нулевые защитные проводники (третья или четвертая жилы проводов, кабеля) должны быть из цветных металлов, а их сечение должно быть равно сечению фазных проводников.
Защитные проводники, проходящие через стены, фундаменты и т.п. из взрывоопасных зон в зоны другого класса взрывоопасности, а также в зоны
снормальной средой или наружу, должны прокладываться в трубах, а концы труб следует заделывать цементным раствором. У ввода магистралей заземления в здание наносят опознавательные знаки и указывают расстоя-
267
ние до места присоединения к заземлителю. Все части заземляющего устройства, прокладываемые в земле, соединяют только сваркой, а места сварки покрывают гудроном или кабельной массой. В особо ответственных местах целесообразно присоединять магистрали заземления к электродам заземлителя в специальном смотровом колодце.
7.6. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ИСПЫТАНИЯ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Общие требования эксплуатации. При приемке в эксплуатацию за-
земляющих устройств после окончания монтажных работ должна быть представлена следующая техническая документация: исполнительные чертежи и схемы заземляющего устройства; акт на подземные работы (укладка заземлителей и заземляющих проводников); протоколы испытаний заземляющих устройств.
При эксплуатации должны производиться периодические проверки и испытания заземляющих устройств (внешний осмотр заземляющих проводников и контактов, измерения сопротивления и т. п.).
Если соединение выполняется сваркой, сопротивление контакта всегда удовлетворительно. Наиболее вероятным местом, в котором возможен слабый контакт, а следовательно, и возникновение искрения или нагрева, является болтовое соединение сети заземления с электрооборудованием. В этих местах необходима периодическая проверка целостности контактов и их затяжки.
Осмотры заземляющего устройства и измерение его сопротивления следует производить в сроки, устанавливаемые системой ППР, не реже одного раза в три года. Постоянное заземляющее устройство должно иметь паспорт, схему, должны быть указаны основные технические и расчетные величины, результаты осмотров и испытаний, характер проведенных ремонтов и изменений, внесенных в устройство заземлений.
От контроля состояния нулевых защитных проводников в процессе эксплуатации во многом зависит безопасность лиц, работающих с зануленным электрооборудованием. Контроль предусматривает периодические измерения сопротивления цепи «фаза – нуль» (или сразу тока однофазного КЗ) и сопротивлений ответвлений от магистрального нулевого защитного проводника к отдельным зануляемым электроприемникам, а также периодические осмотры этих ответвлений.
Согласно правилам [10], после монтажа электроустановки (перед приемкой ее в эксплуатацию), а также после капитальных ремонтов электропроводки или электроприемников, но не реже чем раз в 5 лет полагается измерять сопротивление цепи проводников «фазный – нулевой» для опре-
268
деления тока однофазного КЗ при замыкании на корпус наиболее удаленных и мощных электроприемников в целях экспериментальной проверки соблюдения условий (3.12) и (3.13). Такие измерения во взрывоопасных зонах проводятся для всех электроприемников.
Измерение сопротивления заземляющих устройств. Сопротивление заземляющих устройств может быть измерено мостовым способом, способом амперметра и вольтметра, а также измерителем заземления. Рассмотрим измерение сопротивления заземляющих устройств измерителями заземления типа МС-08 (сняты с производства, но еще широко используются при обслуживании как промышленных, так и сельскохозяйственных электроустановок) и М-416 (рис. 7.10 и 7.11).
Основными элементами первого измерителя являются: генератор постоянного тока Г с ручным приводом (рукояткой Р), механический преобразователь (коммутатор) постоянного тока в переменный П, механический преобразователь переменного тока в постоянный (выпрямитель) В, магнитоэлектрический омметр логометрического типа Л и резистор rд. Оба преобразователя смонтированы на оси генератора и имеют одинаковую конструкцию: каждый представляет собой два изолированных друг от друга металлических фасонных полуцилиндра. Щетки 1 находятся в непрерывном контакте с основаниями полуцилиндра и имеют переменную полярность, а щетки 2, связанные со щетками генератора, при вращении вала соприкасаются с боковой поверхностью то одного, то другого полуцилиндра. Следовательно, на выходе преобразователя П (щетки 1) появляется переменный ток Iпер, который и проходит через заземлители (эта часть цепи показана пунктирной линией). Использование переменного тока во внешней цепи исключает искажения в измерениях, возникающие из-за поляризации и электролиза в грунте.
|
|
|
Р |
|
|
Iпост |
+ |
- |
|
|
|
|
||
|
|
|
Г |
|
|
rш |
|
Iпост |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
П |
|
|
Н |
|
2 |
|
|
|
Iпер |
|
|
|
Т |
2 |
|
|
|
|
|
||
Iпер |
Л |
|
1 |
|
|
rд |
|
I/пост |
|
I1 |
E1 |
|
E2 |
269 |
|
|
I2 |
||
|
I/пер |
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
> 20 |
r3 |
> |
|
|
Рис. 7.10. Схема измерения сопротивления заземлителя прибором МС-08:
1, 2 – щетки; Г – генератор постоянного тока; П – механический преобразователь постоянного тока в переменный; В – механический выпрямитель; Л – логометр; Т – токовая обмотка; Н – обмотка напряжения; rд и rш – резисторы; Р – приводная рукоятка; I1 и I2 – токовые зажимы;
Е1 и Е2 – потенциальные зажимы
Между заземлителем rх и зондом rз образуется разность потенциалов, и в этой части цепи возникает переменный ток Iпер, который выпрямляется в коммутаторе В. Постоянный ток Iпост протекает через резистор rд = = 150 000 Ом, позволяющий снизить погрешность измерения, и обмотку напряжения Н. В токовой обмотке Т логометра тоже имеется постоянный ток (ветви с постоянным током показаны сплошными линиями). Использование постоянного тока в обмотках логометра повышает точность измерения. От отношения токов Iпост/I′пост зависит угол поворота рамок относительно друг друга. Этот угол пропорционален измеряемому сопротивлению rx, так как ток I′пост пропорционален потенциалу исследуемого заземлителя. Поэтому по положению стрелки прибора, связанной с одной из рамок, и определяется сопротивление.
Не менее 20 м |
|
|
Не менее 10 м |
||
rх |
|
|
|
r3 |
rB |
|
|
|
|
||
1 |
2 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
||||
|
Ω |
|
|
|
|
Кнопка |
|
Реохорд×1 × 5 |
×20 |
||
|
Установка |
|
|
|
|
прибора |
|
на нуль |
Контроль |
× 100 |
|
|
|
|
5 Ом |
|
|
270
Рис. 7.11. Схема измерения заземления прибором типа М-416:
1, 2, 3, 4 - зажимы
В приборе имеются три предела – 10, 100 и 1000 Ом, что достигается подключением параллельно к обмотке Т резистора переключателем на панели прибора. Для того чтобы переменный блуждающий ток не искажал результатов, необходимо вращать рукоятку Р со скоростью, при которой стрелка не совершает колебаний. Колебания ее могут наступить, если частота тока Iпер близка к частоте блуждающего в земле тока. Постоянный блуждающий ток не действует на прибор, так как преобразуется коммутатором в переменный. При неработающем генераторе блуждающий переменный ток вызывает дрожание стрелки, а постоянный ток – ее небольшое отклонение.
Сопротивление вспомогательного заземлителя должно составлять 250-1000 Ом (чем выше предел измерения, тем выше это сопротивление), а сопротивление зонда - не более 1000 Ом. Наибольшая погрешность на рабочей шкале составляет 10 %.
Измеритель типа М-416 не содержит вращающегося генератора (см. рис. 7.11). Внутрь вкладывается батарея из трех элементов типа 373 или аналогичных (общее напряжение около 4,5 В). В приборе смонтирован полупроводниковый преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор) для токовой цепи (зажимы 1 и 2), к которому присоединяют измеряемый заземлитель rх и вспомогательный rв, а также полупроводниковый выпрямитель (входные зажимы 2 и 3); логометра нет. Принцип измерения
– компенсационный (сравниваются падения напряжения на внешнем rх и эталонном сопротивлениях). Имеется четыре диапазона измерения. Отсчет производится, когда реохордом стрелка прибора приводится в нейтральное положение. Прибор проверяют по эталонному сопротивлению 5 Ом. Если ожидаемое сопротивление rх менее 5 Ом, перемычку между зажимами 1 и 2 снимают и зажим 2 присоединяют к rх.
Удельное сопротивление можно измерить прибором МС-08, применяя метод вертикального электрического зондирования. Для этого забивают в землю на одной прямой четыре электрода на глубину 0,05 а, где а – расстояние между электродами. Внешние электроды присоединяют к зажимам I1 и I2 (см. рис. 7.10), внутренние – к зажимам Е1 и Е2. Перемычку между I1 и I2 отсоединяют. Перед замером стрелку устанавливают на красной черте, переключатель — на положение «регулировка». Затем его переводят в положение «измерение» и делают отсчет rЗ. Удельное сопротивление равно
ρизм = 2πarЗ. |
(7.22) |
271
Такое измерение делают в теплое время года и в нескольких точках площадки. Если полученные ρизм для исследуемых точек площадки отли-
чаются более чем на 50 %, количество точек увеличивают. При разнице менее 30 % грунт считают однородным.
Измерение сопротивления цепи «фаза — нуль». Для таких измере-
ний выпускается прибор М-417, рассчитанный на проверку z(ф-о) в сетях напряжением 380/220 В. Принцип его работы состоит в том, что на короткое время устраивается замыкание фазы на зануленную часть через резистор, размещаемый в приборе. Падение напряжения на резисторе является разностью между фазным напряжением и падением напряжения в цепи «фаза – нуль», включая сопротивление фазы трансформатора. Значит, при неизменных напряжении и сопротивлении резистора падение напряжения на нем зависит от сопротивления цепи. Поэтому стрелочный прибор, включенный параллельно резистору, может быть проградуирован в омах.
Результаты измерения z(ф-о) подставляют в формулу (3.14) и оценива-
ют IКЗ(к)(1), т.е. IКЗ(к)(1) = KUф/z (ф-о), где К = 0,85 — коэффициент, учитывающий погрешности, вносимые прибором и связанные с колебаниями напря-
жения в процессе измерений.
После монтажа электроустановки эти измерения делают только для наиболее удаленных и наиболее мощных электроприемников, для которых трудно соблюсти условия (3.12) и (3.13), но не менее чем для 10 % общего числа электроприемников. Для остальных электроприемников измеряют только сопротивление ответвления от магистрального нулевого защитного проводника до корпуса соответствующего электроприемника, чтобы убедиться в целостности ответвления и качестве контактов. Для этого предназначен специальный омметр М-372 (можно использовать измеритель МС-08). Для ответвлений норма сопротивления не установлена, а результат измерения сравнивают с предыдущим, который зафиксирован в паспорте электроприемника. Результат первого измерения сравнивают с результатом измерений на других аналогичных электроприемниках. Если значение сопротивления много выше, чем при предыдущем измерении, это свидетельствует о плохом состоянии контакта в месте соединения ответвления с запуленным корпусом или, что реже, с магистралью зануления (контакт заржавел, закрашен, замаслен). В случае обрыва ответвления прибор покажет бесконечность.
272
разряд Первый компонент Последующие компоненты